JP5058185B2 - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の冷却装置に係り、更に詳しくは、回転方向を切り換えることができる冷却ファンが搭載された建設機械の冷却装置に関する。

エンジンと、ラジエータ及びオイルクーラとを別置きに配置した油圧ショベル等の建設機械の冷却装置において、油圧機器の暖機運転時間の短縮と、ラジエータおよびオイルクーラに詰まったゴミの逆風による排出とを図ることを目的として、この冷却ファンの回転方向を正逆反転させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−６８１４２号公報

上述した建設機械の冷却装置において、ラジエータやオイルクーラのゴミの詰りは、検出した冷却水温度、作動油温度、及び外気温度等と各設定値とを制御装置が比較判断して、冷却ファンを逆回転、正回転、停止制御させることにより除去している。つまり、冷却ファンの回転方向は、制御装置によって自動的に制御されている。

一方、例えば、大型油圧ショベル等の建設機械にあっては、走行体の上に旋回可能に搭載された旋回体の後部側面に冷却ファンを内側に配置したラジエータやオイルクーラが設けられている。また、冷却空気取入れ口が設けられた側面カバーが、ラジエータやオイルクーラの正面部と対向して配置され、ここに空間部が形成されている。この空間部は、冷却空気の通過部であるため、嵩張らない工具等の補修部品が隅に保管される場合がある。

例えば、油圧ショベル等の建設機械をエンジン起動状態で保守点検する場合において、上述した建設機械の冷却装置にあっては、点検のために側面カバーが開いた状態であっても、条件が成立した場合には、冷却ファンが逆回転することがある。この場合、ラジエータやオイルクーラに詰まったゴミが、冷却ファンの逆転による排気風と共に外部周辺に飛散するので、このことを予期せずに周辺で作業している作業者にとっては、ゴミを含む排気風を受けることになり、作業に支障を来すことになる。また、例えば、作業者が上述した空間部から補修部品等を取り出すために、側面カバーを開く場合も想定され、このような場合にも同様な状況の発生が予想される。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的とするところは、冷却ファンを逆回転させることで行うラジエータやオイルクーラに詰まったゴミ等の除去を安全に実施できる建設機械の冷却装置を提供するものである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの冷却水を冷却し、開閉可能なカバーで覆われたラジエータ、及び／または、油圧機器の作動油を冷却し、開閉可能なカバーで覆われたオイルクーラと、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンの回転方向を切り替え可能とする駆動手段とを備える建設機械の冷却装置において、前記カバーの開閉を検出する開閉検出手段と、前記開閉検出手段により前記カバーの開放が検出されると、前記冷却ファンの逆回転を禁止し、正回転のみ許容し、前記カバーの閉塞が検出されると、前記冷却ファンの逆回転を許容するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えるものとする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記駆動制御手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の目詰り検出手段を備え、前記目詰り検出手段により前記冷却空気通風路の目詰りが検出され、前記カバーの閉塞が検出されていれば、前記冷却ファンを逆回転するように前記駆動手段を制御するものとする。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記駆動制御手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の目詰り検出手段を備え、前記目詰り検出手段により前記冷却空気通風路の目詰りが検出され、前記カバーの開放が検出されていれば、前記冷却ファンを正回転するように前記駆動手段を制御し、警報装置を作動させるものとする。

（４）上記（２）または（３）において、好ましくは、前記冷却空気通風路の目詰り検出手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の差圧を検出し、管理差圧値以上になった場合、または、前記駆動手段の作動油の温度を検出し、管理温度値以上になった場合に目詰りと判断するものとする。

本発明の建設機械の冷却装置によれば、側面カバーの開閉を検出する検出手段を設け、側面カバーが開いている場合には、冷却ファンの逆回転を阻止すると共に、逆回転中に側面カバーが開いた場合には、冷却ファンを正回転に切り替える制御を行うようにしたので、ラジエータやオイルクーラに詰まったゴミ等の除去を安全に実施することができる。この結果、建設機械による作業の安全性が更に向上し、作業効率を向上することができる。

本発明の建設機械の冷却装置を備えた大型油圧ショベルの旋回体の平面外観図である。 本発明の建設機械の冷却装置を備えた大型油圧ショベルの旋回体の後部を示す斜視図である。 図２において、側面カバーを取外した状態を示す斜視図である。 本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。 本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を示すブロック図である。 本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を構成するコントローラの演算の一例を示すフローチャート図である。

以下に、本発明の建設機械の冷却装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図３は、本発明の適用対象となる建設機械の一例として大型油圧ショベルを示すもので、図１は、本発明の建設機械の冷却装置を備えた大型油圧ショベルの旋回体の平面外観図、図２は、本発明の建設機械の冷却装置を備えた大型油圧ショベルの旋回体の後部を示す斜視図、図３は、図２において、側面カバーを取外した状態を示す斜視図である。

大型油圧ショベルの構造は、大型油圧ショベルの下部に配設される図示しない走行体と、走行体の上側に旋回可能に配設された旋回体１と、旋回体１に上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置２との３つの部分で大略構成されている。

図１乃至図３において、１は図示しない走行体の上部に旋回可能に搭載された旋回体、２はこの旋回体１上の前方部に上下方向に回動可能に（俯仰動可能に）取り付けられた作業装置、３は旋回体１上の左側前方部に配設された運転室、４は旋回体１上の後方部に取り付けられたカウンタウエイト、５は運転室３の後部とカウンタウエイト４との間に横置きに配設されたエンジン、６はエンジン５の回転軸により駆動される作動油用の油圧ポンプ、７はエンジン５の軸方向前側に配設されたエンジン５の冷却水用ラジエータ、８はラジエータ７を冷却する第１冷却ファン、９は運転室３の後部とラジエータ７または第１冷却ファン８との間に配設された作動油用のオイルクーラ、１０はオイルクーラ９を冷却する第２冷却ファン、１１は旋回体１上の右側中央部に配設された作動油タンク、１２，１２は旋回体１の外周側部を覆い冷却空気取入れ口が設けられた側面カバー、１３，１３は側面カバー１２と対向して配設されたラジエータ７やオイルクーラ９により形成される空間部である。

ラジエータ７とオイルクーラ９の配置は、上述した位置に限られるものではなく、エンジン５の軸方向前側にオイルクーラ９が配置され、オイルクーラ９等と運転室３の後部との間にラジエータ７が配置されても良い。

第１冷却ファン８は、油圧モータ，電動モータ，エンジン５のいずれかにより構成される駆動手段を備えている。本実施の形態においては、エンジン５により駆動されるように構成されている。

第２冷却ファン１０は、油圧モータ，電動モータ，エンジン５のいずれかにより構成される駆動手段を備えている。本実施の形態においては、油圧モータ（詳細後述）により駆動されるように構成されている。

側面カバー１２，１２は、開閉可能であり、開閉部には開閉検出手段としてリミットスイッチ等の開閉検出スイッチ４０，４０（図３参照）が設けられている。開閉検出スイッチ４０は、側面カバー１２が開放されるとオンし、側面カバー１２が閉塞されるとオフする。これにより側面カバー１２の開閉状態が検出される。

次に、上述した第１冷却ファン８、及び／または第２冷却ファン１０の駆動手段に設けられた本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を図４及び図５を用いて説明する。図４は、本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を示す油圧回路図、図５は、本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を示すブロック図である。

この図４及び図５において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるのでその詳細な説明は省略する。
本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態は、オイルクーラ９の第２冷却ファン１０に対して、第２冷却ファン１０の回転方向を正回転または逆回転に切り替え可能とする油圧式の駆動手段に適用したものである。

駆動手段としての油圧回路は、図４に示すように、エンジン５によって駆動される油圧ポンプ６と、この油圧ポンプ６から供給される作動油により正逆反転可能な油圧モータ２１と、油圧ポンプ６及び作動油タンク１１と油圧モータ２１の２個のポートとを接続する油圧管路２２中に介在された電磁切替弁２０とを備えている。

電磁切替弁２０は、ファン正回転用の正回転位置Ａと、ファン逆回転用の逆回転位置Ｂとを有する２位置４ポート切替弁であり、油圧ポンプ６から油圧モータ２１に供給される作動油を方向制御することにより、油圧モータ２１の回転を正回転または逆回転させる。この結果、油圧モータ２１によって駆動される第２冷却ファン１０の回転方向が制御される。

この電磁切替弁２０は、コントローラ３０からの制御信号によって制御される。例えば、コントローラ３０から電磁切替弁２０のソレノイド２３に電圧を印加又は除去することにより行われる。

図４及び図５に示すように、駆動制御手段としてのコントローラ３０は、予め各種設定値等を記憶する記憶部３１と、各部温度の検出センサ等からの各検出値を入力し、各種の制御信号を出力する入出力部３３と、各検出値と各設定値とを比較判断し出力信号を制御する演算部３２とから構成されている。
コントローラ３０には、側面カバー１２の開閉を検出する開閉検出スイッチ４０と、オイルクーラ９の通風路の前後における冷却空気の差圧Ｐ１を検出する冷却空気差圧センサ４１と、作動油温度Ｔ１を検出する作動油温度センサ４２とが接続されている。コントローラ３０では、これらからの入力信号に基づいて、後述するような処理を実行し、電磁切替弁２０のソレノイド２３と警報装置３４にそれぞれ制御信号を出力する。これにより電磁切替弁２０が制御され、第２冷却ファン１０の回転方向が制御されるとともに、警報装置３４の作動が制御される。警報装置が作動するとアラーム音やアラームランプの点滅等が発生する。なお、冷却装置は、後述するように所定の条件の下でのみ第２冷却ファン１０の逆回転を許容するものである。

ところで、コントローラ３０の記憶部３１には、作動油の管理温度値ＴOと、オイルクーラ９の通風路における冷却空気の管理差圧値Ｐａとが記憶されている。例えば、冷却空気差圧センサ４１で検出される冷却空気の差圧Ｐ１が管理差圧値Ｐａを超えた場合には、オイルクーラ９の目詰りが判断される。また、作動油温度センサ４２で検出される作動油の温度Ｔ１が管理温度値ＴOを超えた場合にも、オイルクーラ９の目詰りが一つの原因として判断される。つまり、冷却空気の差圧Ｐ１と作動油の温度Ｔ１とを検出して、管理値であるＰａ及びＴOと比較判断する目詰り検出手段が構成されている。

したがって、目詰り検出手段がオイルクーラ９の通風路の目詰りを検出した場合には、第２冷却ファン１０を逆回転させて、詰まったゴミを排出するなどの処置が必要となる。

次に、上述した本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態の動作を、図４乃至図６を用いて説明する。図６は本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態を構成するコントローラの演算の一例を示すフローチャート図である。

まず、動作の概略について説明する。図６のステップ（Ｓ１）では、図示しないエンジンキースイッチのオンによってスタートする。具体的には、キースイッチオンにより、コントローラ３０に制御電源が供給され制御プログラムがスタートし、例えば初期化処理などが行われる。

次のステップ（Ｓ２）では、オイルクーラ９の通風路の目詰りの有無を判断する。具体的には、作動油温度センサ４２の検出値Ｔ１及び冷却空気差圧センサ４１の検出値Ｐ１と、予め記憶部３１に記憶された各管理値ＴO，Ｐａとの比較演算を行う。この比較演算の結果、一つも管理値を超えるものがない場合には、ＹＥＳ（目詰りなし）と判断され、ステップ（Ｓ５）に移る。

ステップ（Ｓ５）では、電磁切替弁２０がＡ位置となるようにソレノイド２３に制御信号を出力する。この結果ステップ（Ｓ６）で第２冷却ファン１０は正回転で回転することになり、次のステップ（Ｓ９）でリターンする。

一方、ステップ（Ｓ２）でＮＯと判定、すなわちオイルクーラ９の通風路に目詰りの可能性ありと判断されるとステップ（Ｓ３）に移る。ステップ（Ｓ３）では、側面カバー１２の開閉状態を判断する。具体的には、開閉検出スイッチ４０のオン／オフによって、側面カバー１２の開閉を判断する。開閉検出スイッチ４０オンでＹＥＳ（側面カバー１２が開放）と判断されステップ（Ｓ４）に移る。

ステップ（Ｓ４）では、警報装置３４に制御信号を出力し、警報装置３４を作動させる。これによりアラーム音やアラームランプの点滅等が発生する。ステップ（Ｓ４）で警報装置３４を作動させた後は、ステップ（Ｓ５）に移り、上述したステップで進行する。

一方、ステップ（Ｓ３）でＮＯと判定、すなわち側面カバー１２が閉塞と判断されるとステップ（Ｓ７）に移る。ステップ（Ｓ７）では、電磁切替弁２０がＢ位置となるようにソレノイド２３に制御信号を出力する。この結果ステップ（Ｓ８）で第２冷却ファン１０は逆回転で回転することになり、次のステップ（Ｓ９）でリターンする。

次に、具体的動作について説明する。まず、エンジン５の始動により冷却装置が作動する。このとき、オイルクーラ９の通風路に目詰りの無い状態においては、上述した処理（ステップ（Ｓ２）→ステップ（Ｓ５））によって、電磁切替弁２０はＡ位置に制御される（図４参照）。この結果、油圧ポンプ６からの圧油は電磁切替弁２０の正回転位置Ａのポートを介して油圧モータ２１に供給される。これにより、油圧モータ２１が正回転し、第２冷却ファン１０が正回転して側面カバー１２の冷却空気取入れ口を介してオイルクーラ９内に冷却空気が吸い込まれる。

ここで、オイルクーラ９の通風路に目詰りが発生した場合であって、側面カバー１２が閉塞されていると、上述した処理（ステップ（Ｓ２）→ステップ（Ｓ７））によって、電磁切替弁２０はＢ位置に制御される。この結果、油圧ポンプ６からの圧油は電磁切替弁２０の逆回転位置Ｂのポートを介して油圧モータ２１に供給される。これにより、油圧モータ２１が逆回転し、第２冷却ファン１０が逆回転してオイルクーラ９から外側に向けて冷却空気が送りだされる。この結果、例えばオイルクーラ９の通風路に詰っていたゴミ等が排出される。

一方、オイルクーラ９の通風路に目詰りが発生した場合であって、側面カバー１２が開放されていると、上述した処理（ステップ（Ｓ２）→ステップ（Ｓ４））によって、警報装置３４が作動し、アラーム音やアラームランプの点滅等が発生するとともに、電磁切替弁２０はＡ位置に制御される（図４参照）。この結果、油圧ポンプ６からの圧油は電磁切替弁２０の正回転位置Ａのポートを介して油圧モータ２１に供給され、第２冷却ファン１０が正回転して側面カバー１２の冷却空気取入れ口を介してオイルクーラ９内に冷却空気が吸い込まれる。つまり、オイルクーラ９の通風路に目詰りの発生が想定される場合であっても、側面カバー１２が開放されているため、第２冷却ファン１０の逆回転の制御は実施せず、代わりに警報装置３４を作動させるものである。警報装置３４作動後、現場にてオイルクーラ９の通風路の目詰り状態等を確認後、例えば、側面カバー１２を取り付ければ、第２冷却ファン１０は逆回転制御され、オイルクーラ９の通風路に詰っていたゴミ等は排出することができる。

さらに、オイルクーラ９の通風路に目詰りが発生した場合であって、側面カバー１２が閉塞されていて、第２冷却ファン１０が逆回転してオイルクーラ９から外側に向けて冷却空気が送りだされている場合であっても、側面カバー１２の開放が検出された場合には、上述した処理（ステップ（Ｓ３）→ステップ（Ｓ４））によって、警報装置３４が作動し、アラーム音やアラームランプの点滅等が発生するとともに、電磁切替弁２０がＢ位置からＡ位置に制御され、第２冷却ファン１０が逆回転から正回転に切り替わる。この結果、側面カバー１２の冷却空気取入れ口を介してオイルクーラ９内に冷却空気が吸い込まれることになる。

上述した本発明の建設機械の冷却装置の一実施の形態によれば、側面カバー１２の開閉を検出する開閉検出スイッチ４０を設け、側面カバー１２が開放されている場合には、第２冷却ファン１０の逆回転を阻止すると共に、逆回転中に側面カバー１２が開いた場合には、第２冷却ファン１０を正回転に切り替える制御を行うようにしたので、オイルクーラ９の通風路に詰まったゴミ等の除去を安全に実施することができる。この結果、建設機械による作業の安全性が更に向上し、作業効率を向上することができる。

また、作動油温度Ｔ１と冷却空気差圧Ｐ１を検出して、各管理値と比較してオイルクーラ９の通風路の目詰りを判断しているので、オーバーヒート等の不測の事態の発生が防止できる。また、オイルクーラ９の通風路が目詰り状態であって、側面カバー１２が開放されている場合には、警報が出力されるので、オペレータが適切な処置を取ることができる。この結果、建設機械の稼働率が更に向上し、作業効率を向上することができる。

なお、本発明の実施の形態においては、オイルクーラ９を冷却する第２冷却ファン１０について説明したが、これに限られるものではなく、ラジエータ７を冷却する第１冷却ファン８にも同様に適用できるものである。

さらに、本発明の実施の形態においては、第２冷却用ファン１０を油圧モータ２１で駆動し、この油圧モータ２１の駆動油圧源としての油圧ポンプ６が設けられている場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、第２冷却用ファン１０の回転方向を制御できる形態であれば、本発明を適用することができる。

なお、本発明の実施の形態においては、建設機械として大型油圧ショベルを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば油圧クレーン等の他の建設機械にも適用することができる。

１ 旋回体
２ 作業装置
３ 運転室
４ カウンタウエイト
５ エンジン
６ 油圧モータ
７ ラジエータ
８ 第１冷却ファン
９ オイルクーラ
１０ 第２冷却ファン
１１ 作動油タンク
１２ 側面カバー
１３ 空間部
２０ 電磁切替弁
２１ 油圧モータ
２２ 油圧管路
２３ ソレノイド
３０ コントローラ
４０ 開閉検出スイッチ
４１ 冷却空気差圧センサ
４２ 作動油温度センサ

Claims (4)

1. エンジンの冷却水を冷却し、開閉可能なカバーで覆われたラジエータ、及び／または、油圧機器の作動油を冷却し、開閉可能なカバーで覆われたオイルクーラと、
   前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラを冷却する冷却ファンと、
   前記冷却ファンの回転方向を切り替え可能とする駆動手段とを備える建設機械の冷却装置において、
   前記カバーの開閉を検出する開閉検出手段と、
   前記開閉検出手段により前記カバーの開放が検出されると、前記冷却ファンの逆回転を禁止し、正回転のみ許容し、前記カバーの閉塞が検出されると、前記冷却ファンの逆回転を許容するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えること
   を特徴とする建設機械の冷却装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の冷却装置において、
   前記駆動制御手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の目詰り検出手段を備え、
   前記目詰り検出手段により前記冷却空気通風路の目詰りが検出され、前記カバーの閉塞が検出されていれば、前記冷却ファンを逆回転するように前記駆動手段を制御すること
   を特徴とする建設機械の冷却装置。
3. 請求項１に記載の建設機械の冷却装置において、
   前記駆動制御手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の目詰り検出手段を備え、
   前記目詰り検出手段により前記冷却空気通風路の目詰りが検出され、前記カバーの開放が検出されていれば、前記冷却ファンを正回転するように前記駆動手段を制御し、警報装置を作動させること
   を特徴とする建設機械の冷却装置。
4. 請求項２または３に記載の建設機械の冷却装置において、
   前記冷却空気通風路の目詰り検出手段は、前記ラジエータ、及び／またはオイルクーラの冷却空気通風路の差圧を検出し、管理差圧値以上になった場合、または、前記駆動手段の作動油の温度を検出し、管理温度値以上になった場合に目詰りと判断すること
   を特徴とする建設機械の冷却装置。

Images